Зоотехнические требования к корму для животных предусматривают его обработку. В зависимости от вида корма это может быть тепловая, механическая, химическая и биохимическую.
Наиболее распространенным и обязательным при механическом способе приготовления кормов является измельчение зерновых. При размоле, дроблении и плющении зерна разных культур разрушается твердая оболочка, облегчается разжевывание, питательные вещества становятся более доступными пищеварительным сокам, в результате более полно и без потерь используются организмом животных.
Отечественные ученые Ткачев Н.Ф., Кукта Г.М., Ребиндер П.А, и другие на экспериментах доказали необходимость механической обработки зерна.
Размер измельченного зерна зависит от вида и возраста животных, для которых предназначается корм. В зависимости от этого размера различают три степени помола, которые характеризуются средними размерами частиц (модуля): мелкий (0,2…1,0 мм), средний (1,0…1,8 мм) и крупный (1,8…2,6 мм). Г.М. Кукта [4] и другие ученые утверждают, что для каждого вида животных существуют свои допустимые границы степени измельчения, нарушение которых ведет к перерасходу кормов. Для крупного рогатого окота применяют средний и крупный помол. Наличие в комбикорме большого количества мучнистой фракции оказывает отрицательное влияние на организм животных. У телят задерживается рост, снижаются привесы и возникают заболевания желудка.
Из сказанного можно сделать заключение, что процессу измельчения корма должно придаваться исключительно важное значение, так как применение продукта требуемой степени измельчения позволит повысить перевариваемость кормов, уменьшить расход кормовых материалов, сохранить значительное количество энергии организма животного за счет уменьшения затрат на усвоение корма, что в конечном счете скажется на получении высоких привесов при выращивании и откорме животных.
Под измельчением твердого тела, в частности зерна, понимают процесс разделения его на части путем приложения внешних сил, превосходящих силы молекулярного сцепления частиц тела. Известно, что твердое тело характеризуется наличием различных микродефектов, распределенных в толще зерна и частично выходящих на поверхность, которые снижают прочность тела в десятки, сотни раз против идеального твердого тела, а процесс деформации твердого тела сводится к увеличению имеющихся размеров и количества дефектов, при определенной плотности которых в теле возникает трещина с размерами, превышающими критические, после чего рост трещины протекает самостоятельно и очень быстро- тело разрушается.
Корма растительного происхождения относят к группе упруго-вязкопластических материалов и отмечается, что роль различных дефектов и поверхностных микротрещин в процессе разрушения материалов органического происхождения значительно усиливается, так как заметные. При хранении и различных технологических процессах, предшествующих измельчению, кормам растительного происхождение, под влиянием меняющихся условий внешней среды (температуры, влажности воздуха и др.) происходят структурные изменения и трещинообразование. По С.В. Мельникову [6], корм состоит из двух структурных элементов: скелета, обладающего упругими и пластическими свойствами, и заполнителя, обладающего вязкими свойствами.
Схему процесса деформирования скелета можно представить следующим образом. Под действием внешних сил элементы скелета деформируются, а заполнитель оказывает вязкое сопротивление перемещениям частиц скелета, увеличивая тем самым суммарную прочность тела. В кормах растительного происхождения предел прочности самого скелета не зависит от времени действия статической нагрузки, величина же вязкого сопротивления заполнителя меняется во времени.
Образование пластической деформации можно представить как появление местных разрушений элементов скелета, первичных трещин, развитие и объединение которых приводят к отделению его частей. Этот процесс во времени протекает с возрастающей скоростью, что позволяет считать разрушение практически мгновенным. При напряжении σраз разрушение тела происходит в течение времени t→0,пластические деформации не успевают развиваться, то есть имеет место хрупкое разрушение с образованием только упругих мгновенных деформаций.
Существует следующие способы измельчения твердого тела: раскалывание, удар, истирание, раздавливание (плющение), распиливание, резание — лезвием, пуансоном, резцом (рис.1.).
Для получения продукта с определенными требованиями и в зависимости от физико-механических свойств материала применяют один из указанных видов измельчения. Так, для тонкого измельчения вязких и мягких материалов применяют истирание, для получения кусковых материалов — раскалывание, а для получения частиц определенного размера — резание или распиливание и т.д..
В настоящее время фуражное зерно измельчают ударом, раскалыванием, раздавливанием, истиранием. Причем, ни в одном из типов измельчителей приведенные способы не осуществляются в чистом виде, однако в каждом из них можно выделить преобладающий способ.
Большинство ученых считают наиболее эффективным измельчение фуражного зерна с использованием ударного нагружения. Экспериментально подтверждено, что средняя работа измельчения ударом составляет приблизительно 42% от работы измельчения раздавливанием. Вместе с тем, практически нет исследований по изучению процесса измельчения фуражного зерна резанием, хотя подобный способ достаточно изучен при измельчении стебельных кормов и корнеклубнеплодов.
В свою очередь необходимо обратить особое внимание на измельчение фуражного зерна резанием, так как затраты электрической энергии на сам процесс измельчения должны снизиться, поскольку разрушающие усилия резанием в статике значительно меньше разрушающих усилий сжатия, скалывания, растяжения. Это приведет к снижению энергозатрат на весь процесс приготовления кормов. Необходимо также отметить, что качество измельченного материала резанием должно улучшаться за счет равномерности отрезаемых частичек и снижения пылевидной, мучнистой фракции, так как при резании отсутствует элемент истирания. Резанием можно тонко регулировать степень измельчения зерна.
Из изложенного следует, что исследования в области измельчения фуражного зерна резанием представляют большой интерес, а применение измельчающих машин, работающих по принципу резания, для этих целей перспективно.